涤/棉/导电纤维混纺纱质量比电阻的研究

周宝明 ，王 瑞 ，刘建中

（1.天津工业大学纺织学部，天津 300387；2.天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室，天津 300387）

涤棉产品以其易洗快干、免烫挺括的优点，在人们生活中担当着重要的角色.制作衬衣、裙裤、床上用品、装饰用品乃至工装制服时，涤棉产品都有广泛的应用.然而，涤棉产品也存在着一定的缺点，如吸湿性差、易产生静电等，这种现象在涤纶比例高时更加严重[1].为解决这一问题，可以在涤棉产品中添加导电纤维，使产品具备抗静电的性能[2].但是，导电纤维的成本很高，因此，企业为了获得最大的经济效益，应在取得产品预期抗静电性能的同时，使导电纤维的添加比例尽可能低[3-4].这就需要找出导电纤维添加比例与产品抗静电性能之间的相对关系.本文通过导电纤维、涤纶与棉混纺对这一问题进行研究.

1 实验部分

1.1 原料选择

用于混纺的导电纤维应有适当的细度、长度、强度和卷曲性能；能与其他普通纤维良好抱合，易于混纺或交织；不影响织物的手感和外观；具有良好的耐摩擦、耐氧化及耐腐蚀能力；耐受纺织加工和穿着使用中的物理机械作用，耐久性好[5-6].日本钟纺的B31型棉型涤纶基碳黑复合型导电纤维，各项机械性能与棉型涤纶纤维接近，适合与涤纶、棉纤维混纺，因此，本文选择B31型涤纶基导电纤维作为实验原料，其性能如表1所示.

表1 纤维的性能Tab.1 Properties of fiber

1.2 涤/棉/导电纤维混纺

（1）混棉:导电纤维按 0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%的比例分别与涤纶、棉混合，其中涤/棉混比为1∶1；

（2）梳理:用DSCa-01小型数字式梳理机将纤维梳理成网；

（3）并条:将导电纤维比例为0.4%、0.8%、1.0%、1.4%、1.8%、2.0%的纤维网经DSDr-01小型数字式并条机牵伸、并条；

（4）纺纱:用SDL-Y051G型转杯纺纱机纺制28 tex转杯纱，转杯转速56000 r/min，分梳辊转速6000 r/min.

1.3 质量比电阻测试

根据GB/T14342-93，利用YG321型纤维比电阻试验仪测试纤维网、纱线的比电阻.

2 结果与分析

2.1 导电纤维含量对纤维网质量比电阻的影响

涤/棉混比相同（1∶1）时，涤/棉/导电纤维混纺纤维网的质量比电阻随其中导电纤维含量不同变化的情况如图1所示.

图1 纤维网的质量比电阻与导电纤维含量的关系Fig.1 Relationship between conductive fiber content and mass specific resistance of fiber layer

从图1中可以看出，纤维网的质量比电阻与导电纤维含量之间呈指数关系变化，且相关性很好.导电纤维比例在0～2%这一阶段，随着导电纤维含量的提高，导电纤维的接触几率增大，纤维网质量比电阻下降非常明显；当导电纤维比例大于2%后，尽管导电纤维含量继续提高，但此时导电纤维的接触对纤维网质量比电阻的影响减弱，纤维网质量比电阻下降程度趋于平缓.

2.2 转杯纱的质量比电阻

涤/棉/导电纤维混纺转杯纱的质量比电阻与导电纤维含量变化情况之间的关系如图2所示，并与对应导电纤维含量的同材质纤维网质量比电阻进行对比.

图2 不同导电纤维含量时纤维网与转杯纱的质量比电阻Fig.2 Mass specific resistance of fiber layer and rotor span yarn in different conductive fiber contents

由图2可见，随着导电纤维含量的提高，纤维网和转杯纱的质量比电阻都呈下降趋势.而对于同一导电纤维含量的纤维网和转杯纱而言，转杯纱的质量比电阻要显著低于纤维网，这与纤维网和转杯纱之间的结构差异有关.纤维网只经过了梳理机梳理，纤维含有弯钩，纤维排列处于无序状态；而转杯纱中纤维经过两次并条之后，纤维更加平行顺直，呈伸直有序排列，使得导电纤维有效长度增加，接触的几率增大；而且纱线经加捻后，纤维之间更加紧密，导电纤维裸露于纱线表面的几率也随之增加；随着导电纤维的继续加入，纤维网与转杯纱的质量比电阻差异逐渐减小，说明转杯纱的结构优势已不再明显，导电纤维之间的接触已经足够充分.

2.3 回归计算

经计算机模拟，可求出图1的回归方程为:

式中:ρm为纤维网质量比电阻（Ω·g/cm2）；ω 为混入导电纤维的质量分数.

在实际生产中，可根据对纤维产品质量比电阻的不同要求，由式（1）推算出要混入的导电纤维比例.由于导电纤维含量相同时，纱线比纤维网的质量比电阻小，因此根据公式（1）求出的导电纤维混比应为混用上限.要想达到顺利生产的目的，纤维质量比电阻一般应控制在1010Ω·cm2左右；产品用于日常生活时，质量比电阻一般应控制在109～1010Ω·cm2之间；产品用于防火防爆工作服时，质量比电阻一般应控制在 109Ω·cm2以下[7].

3 结论

（1）在棉/涤纶的混纺产品中添加适量碳黑复合型导电纤维后，可以使纺织品的抗静电性能得到显著提高.

（2）涤/棉混比相同而导电纤维比例不同时，随着导电纤维加入比例的增加，纤维网和纱线的质量比电阻均有所下降，且下降趋势都呈先快后慢.

（3）导电纤维比例在0～2%这一阶段，纤维质量比电阻的下降变化最为明显，且由于纤维网与转杯纱内部的纤维伸直程度、紧密程度等结构差异，转杯纱要比纤维网的质量比电阻小；当导电纤维比例大于2%后，曲线趋于平缓，转杯纱与纤维网的质量比电阻之间的差异也明显减小，说明导电纤维的含量并非越多越好，应以满足实际需要为前提，合理设计导电纤维混比.

[1]张玉彩，刘 涛，王志红.涤纶短纤维比电阻的影响因素探讨[J].化纤与纺织技术，2005，34（1）:4-6.

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